[发明专利]一种重金属吸附剂的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种重金属吸附剂的制备方法及应用，属于废物资源化利用和水处理技术领域，制备方法包括：以动物骨头为原料制备骨炭，利用表面活性剂对所述骨炭进行改性制备改性骨炭，并在所述改性骨炭上负载磁性纳米粒子得到一种能够有效去除污水中重金属离子的磁性生物吸附剂。本发明制备的吸附剂不仅具有良好的吸附性能，而且具有生物降解性，不会对环境造成二次污染，大大减少了污水中重金属离子的危害，吸附剂本身所带有的磁性有利于吸附剂的收集以及再生利用，提高了材料的利用率。

技术领域

本发明涉及废物资源化利用和水处理技术领域，特别是涉及一种重金属吸附剂的制备方法及应用。

背景技术

水环境污染尤其是重金属水污染是人类目前需要解决的最严重生态问题之一，江河湖库水质的污染率高达80.1％。重金属具有生物富集性，没有自然降解性，通过动植物会最终富集到人类身上，对人体造成严重的影响。其中，铜是人体所必需的微量元素之一，但是过量摄入会导致铜中毒。2019年世界卫生组织制定铜的排放标准为2.0mg/L，有104个国家和地区也都制定了相应的标准，我国所制定的铜的排放标准小于0.5mg/L。目前，含铜废水的主要来源有采矿、冶炼、金属镀层、电池制造、化学工业、电解以及医药等等。铜中毒表现为神经性中毒，大脑中的铜代谢发生改变，会直接或间接增加对生物组织氧化的压力，从而导致帕金森和阿尔茨海默病等神经性疾病，此外，铜中毒还可能会导致肝损伤。

如何消除重金属对土壤和水资源带来的污染成为目前环境保护亟待解决的问题。目前广泛使用的吸附剂来源有限，成本较高，制备方法复杂。传统的处理方法在重金属离子浓度较低时效率不高，工艺复杂，容易引起二次污染等问题。常用的吸附剂如活性炭和离子交换树脂大多因高成本或生产工艺复杂而限制其应用。

动物骨头作为一种废弃物，通常被加工成附加值较低的产品或饲料，但大部分依然没有得到充分利用，造成了极大的浪费。而动物骨头的主要成分是碳酸钙，因此可以将其作为吸附剂使用。为了提高动物骨料的吸附性能，一般会使用修饰、改性等试剂，但制备得到的吸附剂存在着功能单一、价格昂贵、甚至具有毒性、腐蚀性、难以降解以及二次污染等一系列问题。而如何选择合适的试剂、合适的制备工艺参数制备出性能最佳、可重复使用的环保型吸附剂成为本领域技术人员亟待解决的难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种重金属吸附剂的制备方法及应用，以解决上述现有技术存在的问题，通过原料的选择及制备方法的调整达到了制备无毒无害、性质稳定、可重复利用的重金属吸附剂的目的。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明的技术方案之一：一种重金属吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：以动物骨头为原料制备骨炭，利用表面活性剂对所述骨炭进行改性制备改性骨炭，并在所述改性骨炭上负载磁性纳米粒子得到重金属吸附剂。

进一步地，所述动物骨头包括鸡骨、鸭骨、鱼骨、猪骨、牛骨和羊骨中的一种或多种；所述骨炭的制备具体包括：将动物骨头粉碎后，在500℃下热处理1h。

进一步地，所述表面活性剂包括十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、琥珀酸二异辛酯磺酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯盐中的一种或多种；所述改性骨炭的制备具体包括：将骨炭与表面活性剂在水中混合，以100～250r/min的速度搅拌24～60h，使用去离子水反复冲洗至pH稳定在中性。

进一步地，所述表面活性剂的浓度为0.001～0.1mol/L。

进一步地，所述磁性纳米粒子为四氧化三铁。

进一步地，所述磁性纳米粒子的制备具体包括：将氯化铁与硫酸亚铁以质量比5:3～3:1混合溶解，用pH调节剂调节pH值至碱性，得到磁性纳米粒子。

进一步地，所述pH调节剂包括氨水、氢氧化钠、碳酸钠和碳酸钾中的一种或多种。